多相高强度、高耐磨氮化硅陶瓷刀具材料及刀具

摘要

本发明公开了一种用多相高强度、高耐磨的氮化硅陶瓷刀具材料及刀具。主要用来加工铸铁及合金材料。该材料微观结构由β-Si₃N₄针状长晶，β- Si₃N₄细晶，α'-Si₃N₄柱状晶及等轴晶和晶间相组成，晶间相由Si，N，O，Y，两种及以上离子半径成阶梯分布的镧系稀土金属元素以及次致密化助剂金属元素组成，含量为1-5vol%，所有晶体长径比为1:1-10:1；这种材料室温下抗弯强度为900-1000MPa，断裂韧性为8-10MPa/m²，硬度为92-94.5 HRA，用这种材料制成的刀具，车削球墨铸铁QT450-10，速度600m/min，切削长度1000米时，后刀面磨损小于0.4毫米，高于目前市场上商业化刀具的车削水平。

主权项

一种多相高强度、高耐磨性氮化硅陶瓷刀具材料，其特征是：包括晶轴为1‑3微米体积百分比为65vol%‑75vol%的β‑Si₃N₄针状长晶，晶体长径比为2:1‑10:1；晶轴为0.5‑1微米8vol%‑15vol%的β‑ Si₃N₄细晶；晶轴为1‑3微米10vol%‑18vol%的α‑sialon柱状晶及等轴晶，长径比为1:1‑2:1；1vol%‑5vol%的晶间相，晶间相包括Si，N，O，Y，两种及以上镧系金属元素以及次致密化助剂金属元素；β‑ Si₃N₄长晶各向异性。2.根据权利要求1所述的陶瓷刀具材料，其特征在于，所述陶瓷刀具材料室温下抗弯强度为900‑1000MPa，断裂韧性为8‑10MPa/m²，硬度为92‑94.5 HRA。3.根据权利要求1所述的陶瓷刀具材料，其特征在于，所述α‑sialon分子式为R_x（Si，Al）₁₂（O，N）₁₆, 0<X<2，其中R包括Mg 、Y以及两种及以上镧系金属元素。4.根据权利要求3所述的陶瓷刀具材料，其特征在于，所述两种及以上镧系金属元素与稀土金属元素Y离子半径分别呈阶梯型分布。5.根据权利要求1或4所述的陶瓷刀具材料，其特征在于，所述两种及以上镧系金属元素包括La和Yb。6.根据权利要求1所述的陶瓷刀具材料，其特征在于，所述次致密化助剂金属元素为Mg和Al的组合。7.根据权利要求1所述的陶瓷刀具材料，其特征在于， 所述陶瓷刀具材料用于生产加工铸铁及合金的刀具。8.一种用于加工铸铁及合金的氮化硅陶瓷刀具，其特征在于：所述氮化硅刀具由权利要求1中所述陶瓷刀具材料制成陶瓷刀具。9.根据权利要求8所述的陶瓷刀具，其特征在于：用所述陶瓷刀具加工后进行切削试验，加工QT450‑10，进给量f=0.3mm/r， 切削速度 υ=600 m/min,切削深度a_p=2.0mm，切削长度为1000m时，后刀面磨损小于0.4mm。